JPS6173867A

JPS6173867A - 分散強化型焼結合金鋼製熱間耐摩耗部材

Info

Publication number: JPS6173867A
Application number: JP19371684A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kanosawa; 叶沢　正之; Keiichi Wakashima; 若島　啓一
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1984-09-14
Filing date: 1984-09-14
Publication date: 1986-04-16
Anticipated expiration: 2004-09-14
Also published as: JPH0229736B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、すぐれた耐摩耗性、耐肌荒性、および耐割
損性を有する分散強化型焼結合金鋼製熱間耐摩耗部材に
関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、熱間圧延ロールや熱間圧延ガイドローラなどの
熱間耐摩゛耗部材は、Ｃ：０．６５〜１，２％。

Ｃｒ　：　　３．５〜４．５％。

Ｗ：１．５〜２２％。

ＭＯ：２〜９％。

Ｖ：Ｏ，ａ〜５％。

を含有し、さらに必要に応じて、（：、ｏ　　：　　０．５〜２０％。

を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成（以
上重量％、以下％は重量％を示す）を有する炭化物分散
強化型合金鋼の溶湯を、鋳造してインゴットとし、この
インゴットを鍛造および圧延によって所定の形状・寸法
に仕上げるという工程によって製造されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、この従来炭化物分散強化型合金鋼製熱間耐摩耗
部材は、耐摩耗性の点で十分でなく、そこで耐摩耗性を
向上させる目的で、炭化物形成成分の含有量を増加させ
る試みもなされ１＝が、この場合には偏析や炭化物の粗
大化が起り、特に耐割損性の低下が著しいものであった
。また、かかる偏析や炭化物の粗大化の問題を解決する
目的で、前記熱間耐摩耗部材を粉末冶金法にて製造する
試みもなされたが、この場合には十分満足する耐肌荒性
を示さないものであった。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明者等は、上述のような観点から、耐摩耗
性、耐肌荒性、および耐割損性にすぐれた熱間耐摩耗部
材を得べく、材料面から研究を行なった結果、前記熱間
耐摩耗部材を、高合金鋼の素地に、微細な炭化バナジウム（以下ＶＣで
示す）と、周期律表の４ａおよび５ａ族金属の窒化物お
よび炭窒化物（以下、これらをそれぞれＴｉ　Ｎ、Ｚｒ
　Ｎ、Ｈｆ　Ｎ、ＶＮ、Ｔａ　Ｎ。

Ｎｂ　Ｎ、Ｔｉ　ＣＮ、Ｚｒ　ＣＮ、Ｈｒ　ＣＮ、ＶＣ
Ｎ。

Ｔａ　ＣＮ、およびＮｂ　ＣＮで示す）、並びにこれら
の２種以上の固溶体（以下、これらを総称して金属の炭
・窒化物という）のうちの１種または２種以上とが均一
に分散した組織を有し、かつＶＣおよび金属の炭・窒化
物の含有量がそれぞれ２〜２０％にして、残りの高合金
鋼の素地が、Ｃ：０．５〜５％。

Ｃｒ：３〜１０％。

Ｗ　：１〜１０％およびＭＯ：２〜１５％のうちの１種
または２種。

■　＝１〜５％。

Ｎｉ：５〜２０％。

ＣＯ：　５〜２０％。

Ｆｅおよび不可避不純物：残り。

からなる組成を有する分散強化型焼結合金鋼で構成する
と、前記素地中に均一に分散したＶＣおよび金属の炭・
窒化物によってすぐれた耐摩耗性が確保され、一方前記
素地によってすぐれた耐肌荒性と耐割損性が確保され、
実用に際して著しく長い使用寿命を示すという知見を得
たのである。

この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、以下に成分組成を上記の通りに限定した理由を説明
する。

Ａ、　　ＶＣの３ａ世ＶＣ成分には１．それ自体マイクロビッカース硬さで２
９４０の高い硬さをもつので、部材の耐摩耗性を著しく
向上させる作用があるが、その含有ａが２％未満では所
望の耐摩耗性を確保づ゛ることができず、一方２０％を
越えて含有させると、部材の靭性が急激に低下するよう
になることから、その含有ｍを、部材全体に占める割合
で２〜２０％と定めた。

Ｂ、　金属の炭・窒化物の含有ｍこれらの成分も、ＶＣと同様に高硬度をもつことから、
部材の耐摩耗性を向上させ、かつ耐酸化性を高める作用
をもつが、その含有ｍが２％未満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方２０％を越えて含有させると、靭
性が低下するようになることから、その含有Ｍを部材全
体に占める割合で２〜２０％と定めた。なお、これら金
属の炭・窒化物において、マイクロごッカース硬さで、
ＴｉＮは２４５０．　Ｔｉ　Ｃｏ、２５　Ｎ　ｏ、７（
、は２８４０、さらに”　ＣＯ，８４”　　０．１１は
３２００と高硬度を有し、かつ安価な成分なので、特に
これらの成分の含有が望ましい。

Ｃ８素地の成分組成（ａ）　　ＣＣ成分には、素地に固溶して、これの硬さを高めるほか
、他の合金成分であるＣｒ　、Ｗ、Ｍｏ　。

およびＶなどと結合して、主にＭｓ　Ｃ型の炭化物を形
成し、もって部材の常温および高温強度を高めると共に
、耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含有ｍが０
．５％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方
５％を越えて含有させると部材の靭性が低下するように
なることから、その含有量を素地に占める割合で０．５
〜５％と定めた。

（ｂ）　　ＣｒＣｒ成分には、その一部が素地に固溶して、部材の耐食
性および焼入性を高め、かつ残りの部分が上記のように
炭化物を形成して、部材の耐摩耗性を向上させる作用が
あるが、その含有量が３％未満では前記作用に所望の効
果が得られず、一方１０％を越えて含有させると部材の
耐衝撃性が低下するようになることから、その含有量を
同じく素地に占める割合で（以下同じ）、３〜１０％と
定めた。

（ｃ）　　ＷおよびＭＯこれらの成分には、上記のように炭化物を形成して、部
材の常温および高温強度、並びに耐摩耗性を向上させる
作用があるが、その含有量が、それぞれＷ：１％未満お
よびＭＯ：２％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方その含有量がそれぞれＷ：１０％およびＭｏ：
１５％を越えると、部材の靭性が低下するようになるこ
とから、その含有量を、それぞれＷ：１〜１０％９ＭＯ
：２〜１５％と定めた。

（ｄ）　　Ｖ ■成分には、素地の焼戻し硬化性を高め、もって部材の
耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含有量が１％
未満では所望の耐摩耗性を確保することができず、一方
その含有量が５％を越えると部材の靭性が低下するよう
になることから、その含有量を１〜５％と定めた。

（ｅ）　　ＮｉＮｉ成分には、部材の耐応力腐食性を向上させ、もって
耐肌荒性を著しく改善する作用があるが、その含有（６
）が５％未満では所望のすぐれた耐肌荒性を確保するこ
とができず、一方その含有はが２０％を越えると部材の
耐摩耗性に低下傾向が現われるようになることから、そ
の含有量を５〜２０％と定めた。

（ｆ）　　Ｃ０Ｃ０成分には、高温クリープ抵抗（高温強度）を著しく
向上させ、もって部材の耐割損性を高める作用があるが
、その含有量が５％未満では所望のすぐれた耐割損性を
確保することができず、一方２０％を越えて含有させて
もより一層の向上効果は現われず、経済性を考慮して、
その含有量を５〜２０％と定めた。

また、この発明の熱間耐摩耗部材は、まず、素地形成用
原料粉末を、（ａ）Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｉ、およびＣＯの酸化物
粉末および炭素粉末を、還元後、所定の高合金鋼組成に
なるように配合し、混合した後、この混合粉末を真空中
あるいは水素気流中で加熱還元することからなる方法。

（ｂ）所定の成分組成をもった高合金鋼を溶製し、この
高合金鋼溶湯をアトマイズする方法。

以上（ａ）または（ｂ）の方法によって！ｌｌ造し、つ
いで、これにＶＣ粉末および金属の炭・窒化物粉末を所
定の配合組成に配合し、これを湿式にて粉砕・混合して
混合粉末とした後、この混合粉末を１０〜３０に９／−
の圧力でプレス成形して圧粉体とし、この圧粉体に真空
または水素雰囲気中で５００〜９００℃の温度に加熱の
脱ガス焼鈍処理を施し、あるいは前記脱ガス焼鈍処理を
行なわず、前記圧粉体に所定の形状を付与した状態で、
真空または水素雰囲気中で１２００〜１３００℃の温度
に加熱保持の焼結を施し、引続いて、必要に応じて加熱
温度：　１２００〜１３００℃、圧カニ５００〜２００
０気圧の条件で熱間静水圧プレスを施し、最終的にソル
トバスを用い、焼入れ温度；１２００℃、焼戻し温度：
５６０〜５８０℃の条件で熱処理を行なうことによって
製造することができる。

〔実施例〕

つぎに、この発明の熱間耐摩耗部材を実施例により具体
的に説明する。

素地形成用原料粉末を製造するために、０．２〜０．７
μｍの範囲内の平均粒径を右するＯｒ　、Ｗ。

Ｍｏ、Ｖ、Ｎｉ、Ｇｏ、およびＦｅの酸化物粉末、並び
に炭素粉末を用意し、これら粉末を所定の配合組成に配
合し、混合した後、水素気流中で温度：１１５０℃に３
時間保持の条件で還元処理することによって、それぞれ
第１表に示される成分組成をもち、かつ１〜１０μｍの
範囲内の平均粒径をもった素地形成用原料粉末を製造し
、ついで、この結果得られた各樟の素地形成用原料粉末
と、いずれも３〜１５μｍ１７）Ｈ曲内の平均粒径を有
するＶＣ粉末および各種の金属の炭・窒化物粉末を用い
、これら原料粉末をそれぞれ第１表に示される配合組成
に配合し、ボールミルにて２４時時間式混合し、乾燥し
た後、水素ガス雰囲気中、温度：９００℃に２時間保持
の条件で還元焼鈍を施し、引続いて１０Ｘｆｆ／ｍの圧
力にて所定形状の圧粉体にプレス成形し、この圧粉体に
中間加工を施して所定寸法とした後、真空または窒素雰
囲気中、１２５０〜１２８０℃の範囲内の所定温度に１
時間保持の条件で焼結し、さらに温度：　１２５０℃、
圧カニ１０００気圧の条件で熱間静水圧プレスを施し、
最終的に温度：　１２００℃から焼入れ後、温度：５８
０℃に１時間保持の焼戻し処理を３回行なうことからな
る熱処理を施すことによって、実質的に配合組成と同一
の成分組成を有し、かつ外径：３３０ｍφＸ内径：１９
０ｓφ×肉厚＝９５＃の寸法をもった本発明熱間線材圧
延ロール１〜２１をそれぞれ製造した。

ついで、これらの本発明熱間線材圧延ロール１〜を、実
別に組み込み、鋼線加熱温度：１０００〜１０５０℃、
圧下率：１５〜２５％の条件で７０時間の熱間圧延を行
ない、熱間圧延後、ロール面における最大摩耗深さを測
定すると共に、その表面性状を１！察した。これらの結
果を第１表に合せて示した。また第１表にはロックウェ
ル硬さくＣスケール）と抗折力を示した。さらに、従来
熱間線材圧延ロールとして、Ｃ：０．９１％、　Ｃｒ　
：３．９％、Ｗ：２．０１％、　１ｙｌｏ　：　　４．
２％、Ｖ：３．２％、ＣＯ：１０％、Ｆｅおよび不可避
不純物：残りからなる組成を有する溶湯より、鋳造、鍛
造、および圧延により製造した炭化物分散強化型合金鋼
製のものを用意し、この従来熱間線材圧延ロールの同一
条件での試験結果を第１表に示した。

〔発明の効果〕

第１表に示される結果から、本発明熱間線材圧延ロール
１〜２１は、いずれも従来熱間線材圧延ロールに比して
高硬瓜および高強度を有し、すぐれた耐摩耗性を示すば
かりでな（、耐肌荒性および耐割損性にもすぐれている
ので、圧延された線材の表面は最後まできわめて滑らか
であった。

上述のように、この発明の熱間耐摩耗部材は、これらの
部材に要求される、すぐれた耐摩耗性、耐肌荒性、およ
び耐割損性をすべて具備しているので、実用に際しては
著しく長期に亘ってすぐれた性能を発揮するのである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高合金鋼の素地に、微細な炭化バナジウムと、周
期律表の４ａおよび５ａ族金属の窒化物および炭窒化物
、並びにこれらの２種以上の固溶体（以下金属の炭・窒
化物という）のうちの１種または２種以上とが均一に分
散した組織を有し、かつ前記炭化バナジウムおよび金属
の炭・窒化物の含有量がそれぞれ２〜２０％にして、残
りの前記高合金鋼の素地が、Ｃ：０．５〜５％、Ｃｒ：３〜１０％、Ｗ：１〜１０％およびＭｏ：２〜１５％のうちの１種ま
たは２種、Ｖ：１〜５％、Ｎｉ：５〜２０％、Ｃｏ：５〜２０％、Ｆｅおよび不可避不純物：残り、からなる組成（以上重量％）を有することを特徴とする
分散強化型焼結合金鋼製熱間耐摩耗部材。